煤礦礦井通風阻力測定摘要：礦井通風是保障礦井安全的最主要技術手段之一。礦井通風阻力指的是由井筒、巷道及通風構(gòu)筑物構(gòu)成的通風網(wǎng)路所產(chǎn)生的通風總阻力，它是衡量礦井通風能力的重要指標，也是礦井通風技術管理的重要內(nèi)容之一，了解和掌握礦井通風阻力大小和分布狀況，是進行礦井通風科學管理、風量調(diào)節(jié)、通風設計及通風系統(tǒng)優(yōu)化和改造的基本依據(jù)。關鍵詞：煤礦礦井；通風；阻力測定刖言通風阻力測定是礦井通風技術的一項重要研究內(nèi)容。通過監(jiān)測不同類型井巷的通風阻力和風量大小，評定礦井巷道通風特性的好壞，進而確定與之對應的風阻值和摩擦阻力系數(shù)（即井下平均空氣密度值），將相關數(shù)據(jù)整理編集，為礦井通風技術管理提供參考。為了明確井巷各路段通風阻力及風量情況，需連續(xù)測試某一路線各區(qū)段的通風阻力值，以便更好地掌握礦井的整體通風情況。1、 礦井概況斜溝煤礦位于山西省興縣縣城北直距20km處，行政區(qū)劃隸屬于興縣魏家灘鎮(zhèn)和保德縣南河溝鎮(zhèn)管轄。礦井設計生產(chǎn)能力1500萬t/a，實際年產(chǎn)量為1550萬t/a，現(xiàn)開采8#、13#、6#煤層。礦井采用分區(qū)式通風方式，機械抽出式通風方法。共有進風井5個、回風井3個。斜溝回風井安裝有2臺FBCDZ-8-NQ22型主要通風機，配套電機2x160kW;石吉塔溝回風斜井安裝有2臺FBCDZ-10-N34型主要通風機，配套電機2x800kW;石吉塔溝回風立井安裝有2臺FBCDZ-10-N34型主要通風機，配套電機2x800kW。礦井2011年度鑒定為低瓦斯礦井。2、 礦井通風阻力測定2.1測定方法及測定時間的選擇礦井通風阻力測定常用方法有氣壓計法和壓差計法。由于壓差計法在現(xiàn)場鋪設、收放膠皮管費時費力、工作量大、操作較繁瑣，因此目刖大多采用氣壓計法。氣壓計法又分為基點法和同步法。同步法的測定精度較高，但測定速度較慢，人員互相牽制，適用于井下局部區(qū)域阻力測定，不適合復雜礦井的全礦井阻力測定。基點法測定方便，省時省力，數(shù)據(jù)處理工作簡單，但是受標高影響大，誤差較大，其測定結(jié)果能夠滿足一般性要求。由于本次測定線路長，測點多，測量范圍廣，所以選用基點法進行測定。基點法是將1臺氣壓計放在地面基點處監(jiān)測地面大氣壓力變化，另1臺氣壓計帶至測點處逐點測定。礦井通風系統(tǒng)總阻力等于從進風井口到回風井風硐、沿任一風流路線各測段分支阻力之和，即：hm二〉hi-j。通風阻力測定的時間一般選在礦井通風狀態(tài)變化小的時間段，最好選在晴朗白天和井下非生產(chǎn)班，因為此時地面大氣壓力相對穩(wěn)定、井下人員活動相對較少、風門的開關和生產(chǎn)運輸?shù)挠绊戄^小，有利于提高測定的精度。測量時，還應做好井下聯(lián)絡工作，在遇到對通風系統(tǒng)狀態(tài)有重大影響的事件時，應及時通知測定小組，待風流穩(wěn)定后再進行測定。2.2基礎資料和儀器的準備礦井采掘工程平面圖、通風系統(tǒng)平面圖、通風系統(tǒng)立體圖、通風系統(tǒng)網(wǎng)絡圖是礦井通風阻力測定的最基礎圖件。測定前，要準備好能反映礦井目前系統(tǒng)的最新基礎圖件，以便清楚了解礦井的采掘生產(chǎn)狀況和通風系統(tǒng)狀況。此外，對主要通風機的運行工況、穩(wěn)定性及附屬裝置也要作必要的了解。用氣壓計法進行通風阻力測定時，需準備的儀器主要包括風表（高、中、低速）、高精度氣壓計、干濕溫度計、米尺、秒表和其他輔助工具。所有儀器、儀表都要經(jīng)過嚴格檢驗，且做好檢修校正工作。2.3測定路線和測點的確定測定路線一般選擇并聯(lián)風路中通風路線較長、通過風量較大且通過回采工作面和包含有較多井巷類型和支護形式的主風流路線。測點布置原則上按照風流的分風點和匯合點選擇，但對于風量變化不大、距離相近的巷道，對阻力測定影響不大的節(jié)點，可以進行必要的合并和簡化。根據(jù)斜溝礦目前采掘生產(chǎn)布置及現(xiàn)場實際，共選擇了4條主測路線，3條輔測路線，共布測點68個。3、通風阻力測定結(jié)果分析3.1測量資料整理和數(shù)據(jù)處理測定工作結(jié)束后，應立即對測得的原始數(shù)據(jù)進行整理，以便及時發(fā)現(xiàn)測定中存在的問題，必要時采取一定的補救措施。列出所有測點的名稱，在地質(zhì)部門的配合下查得各測點標高。及時讀取各風機房水柱計示數(shù)，收集各風機運行工況和氣壓計、風表、干濕溫度計校正系數(shù)等資料。通風阻力測定時，受觀察者、測定環(huán)境、測量儀器的影響，測定結(jié)果不可避免地存在一定誤差。因此，需把帶有誤差的觀測值進行處理，找出待求量的最佳估值，這就是測量平差所研究的內(nèi)容。數(shù)據(jù)平差處理方法有條件平差和間接平差。通風阻力測量數(shù)據(jù)的平差分為風量平差和阻力平差。將測得的分支風量和阻力值輸入基于條件平差處理方法編制的計算機程序中，得出平差后的風量和阻力值。3.2阻力測定結(jié)果及誤差分析按照上述測定方案，經(jīng)現(xiàn)場實測并通過計算得出的測定結(jié)果如下：斜溝回風井通風系統(tǒng)中風機房讀數(shù)為880Pa，自然風壓36，50Pa，風硐處動壓我31.26Pa，測定阻力為899.72Pa，計算阻力為885.24Pa，相對誤差為1.64%。石吉塔溝回風斜井通風系統(tǒng)中風機房讀數(shù)為1840Pa，自然風壓38.32Pa，風硐處動壓為41.73Pa，測定阻力為1873.56Pa，計算阻力為1836.59Pa，相對誤差為2.01%。石吉塔溝回風立井通風系統(tǒng)中風機房讀數(shù)為1060Pa，自然風壓39.80Pa，風硐處動壓為35.21Pa，測定阻力為1041.43Pa，計算阻力為1064.59Pa，相對誤差為2.18%通風阻力測定結(jié)果需要進行誤差分析，以驗證測定結(jié)果的可靠性，及測定結(jié)果是否真實反映井下通風阻力分布的實際狀況。相對誤差計算由確定，式中，hRs為全系統(tǒng)測定阻力累計值，Pa；hw為風機房水柱計讀數(shù)，Pa；hv為風硐處動壓，Pa；hn為自然風壓，Pa。由以上結(jié)果可知，礦井通風阻力測定的相對誤差分別為1.64%、2.01%、2.18%。從測定結(jié)果可以看出，主測路線上通風阻力測定相對誤差均小于5%，在允許的范圍內(nèi)，故本次測定結(jié)果是可信有效的。3.3通風阻力分布狀況礦井通風系統(tǒng)按風流在網(wǎng)絡中的位置可分為進風段、用風段和回風段，各段通風阻力分布情況如下：（1） 斜溝回風井系統(tǒng)中進風段、用風段、回風段的阻力分配比為28.82:27.84:43.34，礦井回風段阻力偏大，主要是因為回風線路較長，部分巷道有堆積物、斷面較小，巷道維護狀況不好所致。（2） 石吉塔溝回風斜井系統(tǒng)中進風段、用風段、回風段的阻力分配比為31.25:42.22:26.53，礦井阻力分布基本合理，然而該系統(tǒng)較復雜，通風線路較長，且有串聯(lián)風存在，上工作面的回風部分又作為下工作面的用風，風門布置較多，通風管理較復雜。（3）石吉塔溝回風立井系統(tǒng)進風段、用風段、回風段的阻力分配比為46.32:20.26:33.42，礦井進風段阻力偏大，主要是該系統(tǒng)為礦井二水平，新鮮風是由礦井一水平提供的，因此進風線路較長，造成進風段阻力偏大。4、存在問題及相應技術措施存在的問題主要是：（1） 對于回風井系統(tǒng)，回風段阻力所占比例較高，部分巷道斷面偏小，有些巷道因機器和雜物堆積增加了巷道的局部阻力。（2） 對于全礦井通風系統(tǒng)，通風線路過長，風門、門窗設置較多，部分巷道存在無風、微風現(xiàn)象，且工作面有串聯(lián)通風存在，系統(tǒng)風量偏小，局扇設置較多，通風管理復雜。針對存在的問題，可以采取以下措施解決：（1） 適當?shù)倪M、用和回風段阻力比是保證礦井通風系統(tǒng)可靠性的重要條件。礦井進、回風段阻力不能過高，否則會造成通風不暢，增加通風能耗，尤其對災變時的風流控制不利。因此，需在礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化時適當調(diào)整各段通風阻力。（2） 做好巷道維護檢修工作，及時清理巷道內(nèi)堆積物，盡量保持礦井原有斷面積；應注意降低突然拐彎處巷道壁的粗糙度，減少局部阻力；對于斷面偏小的巷道應適當擴大，從而降低巷道通風阻力。（3） 礦井漏風會使通風系統(tǒng)進一步復雜化，增加通風功耗，且存在較多的安全隱